Giải pháp mở rộng Ethereum: Sự phát triển và thách thức của Layer 2

Ethereum là một trong những nền tảng blockchain hoạt động tích cực nhất hiện nay, mang lại một lượng lớn ứng dụng phi tập trung, từ tài chính phi tập trung đến mã thông báo không thể thay thế, hệ sinh thái đang phát triển mạnh mẽ. Tuy nhiên, với sự gia tăng khối lượng giao dịch trên chuỗi, các vấn đề như phí cao do tắc nghẽn mạng, thời gian giao dịch kéo dài và tỷ lệ giao dịch thất bại gia tăng cũng ngày càng nổi bật, ảnh hưởng đến sự tích cực tham gia của người dùng.

Để đối phó với những thách thức này và duy trì tính phân tán của chuỗi chính, cộng đồng chủ yếu sử dụng giải pháp mở rộng Layer 2 (L2). Ý tưởng cốt lõi của L2 là chuyển các tính toán và giao dịch từ mạng chính (L1) sang mạng lớp hai, chỉ nộp kết quả cuối cùng lên mạng chính. Phương pháp này không chỉ cải thiện hiệu quả giao dịch, giảm chi phí mà còn kế thừa tính bảo mật của mạng chính.

Hiện tại, các giải pháp L2 nổi bật bao gồm Rollups và sidechain. Trong đó, Rollups có thể được chia thành Optimistic Rollups (OP-Rollups) và Zero-Knowledge Rollups (ZK-Rollups).

OP-Rollups

OP-Rollups thực hiện tính toán giao dịch và cập nhật trạng thái trên mạng L2, sau đó công bố dữ liệu giao dịch đã nén theo lô lên mạng chính. Các nút L2 mặc định coi những giao dịch này là hợp lệ, trừ khi có ai đó đưa ra nghi ngờ. Mô hình này cải thiện đáng kể tốc độ và hiệu quả xác nhận giao dịch.

Trong vòng bảy ngày sau khi giao dịch được gửi, nếu người xác minh phát hiện vấn đề, họ có thể nộp chứng minh gian lận. Hợp đồng thông minh trên mạng chính sẽ xác minh chứng minh này. Nếu thực sự có vấn đề, giao dịch liên quan và các giao dịch tiếp theo sẽ bị quay trở lại, nút xấu sẽ bị trừng phạt, trong khi người xác minh sẽ nhận được phần thưởng.

Nếu trong vòng bảy ngày không ai đưa ra nghi vấn, giao dịch sẽ được xác nhận là hợp pháp. Trên thực tế, sự tồn tại của "bằng chứng gian lận" đã tạo ra một tác động răn đe mạnh mẽ, khiến cho tình huống các nút làm điều sai trái trở nên cực kỳ hiếm hoi.

Nhược điểm chính của OP-Rollups là thời gian thách thức bảy ngày có thể ảnh hưởng đến dòng tiền, cũng như rủi ro tập trung tiềm ẩn.

ZK-Rollups

Khác với OP-Rollups, ZK-Rollups cần kèm theo một chứng minh tính hợp lệ khi gửi dữ liệu. Phương pháp này cũng thực hiện giao dịch ngoài chuỗi, nhưng trước khi chính thức gửi đi, cần phải tính toán một chứng minh tính hợp lệ.

Công nghệ ZK mặc dù đã tồn tại từ lâu, nhưng việc ứng dụng của nó trong blockchain đã mang lại sức sống mới. Blockchain có thể giới hạn độ phức tạp trong hợp đồng thông minh, làm cho quá trình xác thực trở nên phi tập trung và đáng tin cậy hơn.

Độ phức tạp của ZK-Rollups thể hiện ở việc cần phải biên dịch dữ liệu giao dịch và logic thực thi thành các sơ đồ mạch logic phức tạp, sau đó thông qua tính toán mật mã để tạo ra kết quả có thể xác minh nhanh chóng. Quá trình này thường cần các trình biên dịch và trình xác minh chuyên dụng.

Chi phí Layer 2

Mạng L2 mặc dù nhằm giảm chi phí tương tác của người dùng trên L1, nhưng chính nó cũng tồn tại chi phí.

Chi phí của OP-Rollups chủ yếu đến từ hai khía cạnh: phí gửi dữ liệu giao dịch đã nén lên L1, và chi phí vận hành của các nút L2. May mắn thay, kế hoạch EIP-4844 của Ethereum đã giảm đáng kể chi phí tương tác giữa L2 và mạng chính. Tuy nhiên, số lượng lớn vốn khóa cần thiết để duy trì các nút có thể gây ra mất mát cơ hội.

Chi phí chính của ZK-Rollups đến từ lượng tài nguyên tính toán lớn và phần cứng chuyên dụng cần thiết để tạo ra các bằng chứng không kiến thức. Đồng thời, nó cũng cần phải chịu chi phí giao dịch để gửi dữ liệu lên chuỗi. Nhu cầu về phần cứng chuyên dụng có thể dẫn đến sự tập trung hơn nữa của mạng.

Tóm tắt

Dù là OP-Rollups hay ZK-Rollups, đều là giải pháp quan trọng để hệ sinh thái Ethereum đối phó với thách thức mở rộng. Với việc triển khai các nâng cấp như EIP-4844 của Ethereum, chi phí phát hành dữ liệu L2 đã giảm đáng kể, điều này sẽ tiếp tục giải phóng tiềm năng của hai giải pháp này, thúc đẩy sự phát triển bền vững của hệ sinh thái Ethereum.